EWa-Welle: Bestimmung des Wellenauflaufs an Speicherkraftwerken durch numerische Simulation

Die TH Nürnberg startet mit einem neuen Forschungsprojekt in die Entwicklung von numerischen Modellen zur Simulation des Wellenauflaufs in Speicherbecken von Wasserkraftwerken. Das Team um Prof. Dr.-Ing. habil. Dirk Carstensen forscht im Projekt ‚EWa-Welle‘ durch dreidimensionale hydrodynamisch-numerische Simulationen an der Optimierung des Freibords in Speicherkraftwerken.

Der Anwendungsfokus liegt auf dem Bereich der erneuerbaren Energien und eröffnet die Möglichkeit, die bislang benötigten aufwendigen physikalischen Versuche in einem Wellenkanal abzulösen.
Die STAEDTLER Stiftung fördert das 18-monatige Forschungsprojekt ab Oktober 2016 mit einer Gesamtsumme von 40.000 Euro.

Die TH Nürnberg forscht an einem Projekt mit erheblichem Nutzen für die wasserbauliche Praxis. Auf Grundlage eines 3D-Strömungssimulations-Softwarepakets für praxisrelevante Anwendungsfälle entwickelt die Arbeitsgruppe um Prof. Dr.-Ing. habil. Dirk Carstensen ein Simulationsverfahren zur Optimierung des sog. Freibords.

Der Freibord definiert, z.B. für ein Becken eines Pumpspeicherkraftwerks, den Abstand zwischen der Dammkrone des Beckens und dem maximalen Füllwasserstand. Um die Stand- und Überflutungssicherheit des Bauwerks nicht zu gefährden, ist die Einhaltung des Freibords stets zu gewährleisten.

Das Verfahren wird an Naturdaten geeicht und ist in der Lage, plausible Parameter des Wellenauflaufs an Uferböschungen von Wasserspeichern zu bestimmen. Das Projekt zielt ebenfalls darauf ab, die hydraulische Wirkung inklusive der statischen Belastungen von Wellenumlenkern nachzuweisen.
Die Methode ist ein Beitrag zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit mit Trink- und Brauchwasser, zur Sicherstellung der Überflutungs- und Hochwassersicherheit sowie zur Ertragssteigerung an elektrischer Energie durch die Vergrößerung des Inhaltsvolumens von Speicherkraftwerken.

Prof. Dr. Dirk Carstensen fasst das Forschungsvorhaben zusammen: „Das Ziel des Projektes ‚EWa-Welle‘ ist, auf der Grundlage eines CFD-Programms, ein Simulationsverfahren für praxisrelevante Anwendungen zu entwickeln, das Kosten einspart und einen Zugewinn an Sicherheit ermöglicht. Das Verfahren beinhaltet Wellenanalysen, die Prognosen von Wellenauflaufparametern sowie die Visualisierung und Bewertung der Wirkung von Wellenumlenkern“.

Der Präsident der TH Nürnberg, Prof. Dr. Michael Braun, ordnet das Vorhaben in die technik- und wissenschaftspolitische Strategie ein: „Speicherkraftwerke werden auf der ganzen Welt benötigt und gebaut. Weltweit ist die Wasserkraft die bedeutendste regenerative Energiequelle. Mit der Realisierung dieses Forschungsprojekts leistet die TH Nürnberg im Rahmen der Energiewende einen wichtigen Beitrag im Technologietransfer für die effiziente Nutzung dieser Kraftwerke sowie für die praktische Umsetzung der neuen Methode in zukünftigen Bauvorhaben.“

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TH Nürnberg, Fakultät Bauingenieurwesen, Prof. Dr.-Ing. habil. Dirk Carstensen: Telefon: 0911/5880-1223,
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